PT2229313E

PT2229313E - Estrutura de suporte de fundação flutuante com corpos de sustentação, num tipo de construção dispersa

Info

Publication number: PT2229313E
Application number: PT09700379T
Authority: PT
Inventors: Jens Jaehnig; Frank Dahlhaus
Original assignee: Gicon Windpower Ip Gmbh
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2009-01-08
Publication date: 2012-07-19
Also published as: US8622011B2; DE102008003647A1; EP2229313A2; DE102008003647B4; US20110155038A1; HRP20120576T1; ATE553993T1; EP2229313B1; DK2229313T3; WO2009087200A2; PL2229313T3; ES2386402T3; WO2009087200A3

Description

DESCRIÇÃO "ESTRUTURA DE SUPORTE DE FUNDAÇÃO FLUTUANTE COM CORPOS DE SUSTENTAÇÃO, NUM TIPO DE CONSTRUÇÃO DISPERSA" A presente invenção refere-se a uma estrutura de suporte de fundação flutuante para construções offshore, para o posicionamento de unidades funcionais em posição de flutuação. As estruturas de suporte de fundação flutuantes deste género podem alojar aerogeradores, faróis, instalações de emissão e/ou de recepção, instalações de radar, pontes, molhes de portos, pistas de aterragem ou semelhantes e suportá-los na proximidade da costa ou também a uma maior distância à frente da costa.

As fundações flutuantes são por exemplo conhecidas para faróis ou também para aerogeradores. Para este efeito remete-se para o documento DE 1020050366791, que trata da ancoragem de fundações flutuáveis no fundo do mar.

As instalações de grande escala, como aerogeradores com potência média e alta, têm frequentemente um peso considerável que tem que ser compensado através de correspondentes flutuadores. Estes têm que produzir forças de sustentação que excedem de longe o peso da instalação a suportar, bem como da fundação flutuante, de modo a manter estável a respectiva construção, não obstante o movimento ondulatório e a influência do vento. Para este efeito, as forças de sustentação necessárias podem somar-se a vários milhares de toneladas. 1

Por natureza, as fundações flutuantes têm que estender-se frequentemente sobre uma área relativamente grande. A construção tem que absorver e suportar de forma segura a força de sustentação produzida pontualmente por corpos de sustentação.

Para além dos requisitos no que diz respeito à capacidade de carga da fundação na prática colocam-se também requisitos no que diz respeito às possibilidades de fabrico e aos custos, a uma correspondente estrutura de construção. Por exemplo devem ser mantidos entre limites os custos logísticos, bem como os custos de construção, os custos de material e finalmente também os custos de manutenção. As construções de fundações flutuantes actuais têm défices pelo menos numa das áreas referidas. A partir do documento GB 2378679 A é conhecida uma estrutura de suporte de fundação para um aerogerador que apresenta um corpo vertical central em forma de cilindro. A partir deste prolongam-se braços radiais para os flutuadores. Os braços radiais são configurados como estruturas em barras planas.

Partindo daí, o objectivo da invenção é o de criar uma estrutura de suporte de fundação flutuante que é aperfeiçoada em relação a construções conhecidas, no que diz respeito a pelo menos uma das áreas referidas.

Este objectivo é solucionado com a estrutura de suporte de fundação flutuante de acordo com a reivindicação 1: A estrutura de suporte de fundação flutuante de acordo com a invenção é constituída por corpos de sustentação, dos quais pelo menos um é constituído, pelo menos parcialmente, por betão, 2 bem como por elementos de ligação que são constituídos por aço e formam uma estrutura de suporte. A produção dos corpos de sustentação, pelo menos parcialmente, a partir de betão pode reduzir consideravelmente os custos de fabrico. Isto é válido em particular para formas geométricas complexas, como por exemplo zonas de nós que têm que ser configuradas de uma forma oca, de modo a possibilitar a acessibilidade da construção. É também válido para corpos de sustentação que estão dispostos nas extremidades exteriores de uma estrutura de suporte, por exemplo em forma de estrela, de modo a aí introduzir forças de sustentação na estrutura de suporte. Em particular as partes inferiores ou os fundos de corpos de sustentação podem ser fabricados a partir de betão. Devido à rigidez dos elementos de betão armado, estes podem apresentar, por exemplo um fundo plano ou apenas ligeiramente abaulado. A utilização de betão para a produção de uma estrutura de suporte de fundação flutuante minimiza a utilização de aço e reduz por conseguinte problemas de corrosão e preços de custo. A estrutura de suporte de fundação flutuante apresenta, de um modo preferido, vários braços de suporte orientados horizontalmente quando em utilização, bem como nós de ligação, a partir dos quais se projectam segmentos tubulares inclinados e horizontais. A estrutura de suporte é constituída por uma estrutura reticulada tridimensional que transmite carga, de um modo preferido em forma de construções de aço pré-fabricadas, e por corpos ocos geradores de sustentação, por exemplo dispostos em zonas de nós. Estes são formados, de um modo preferido, em forma de elementos pré-fabricados de betão armado e são constituídos, por exemplo, por betão impermeável à água. As zonas de nós são configuradas, de um modo preferido, de uma 3 forma continuamente oca, de modo a assegurar a acessibilidade das zonas dos braços de suporte. De um modo preferido, a estrutura de suporte é configurada de tal modo que as forças de sustentação e a transmissão de carga estão desacopladas nos nós de ligação dos segmentos tubulares, em toda a zona do braço de suporte e na zona de ligação dos corpos de sustentação, de um modo preferido dispostos no exterior ao longe, e estão associadas a elementos respectivamente específicos da estrutura de suporte. Por este meio são criadas condições de carga inequívocas e evitadas cargas duplas ou sobrecargas indesejadas. A estrutura de suporte de acordo com a invenção está erguida num tipo de construção mista com utilização de aço e betão, de um modo preferido betão impermeável à água. É formada parcialmente por uma estrutura de suporte fechada e parcialmente por uma estrutura de suporte em barras. À estrutura de suporte fechada pertencem, por exemplo, segmentos tubulares constituídos por aço ou também elementos pré-fabricados de aço ou de betão armado, que formam por exemplo nós de ligação. À estrutura de suporte em barras pertencem secções de estrutura reticulada, por exemplo em tubo de aço ou noutro perfil de aço. A estrutura de suporte em barras está ligada à estrutura de suporte fechada, de modo que a estrutura de suporte fechada e a estrutura de suporte em barras formam conjuntamente a estrutura de suporte de fundação. 0 comportamento de suporte global é determinado nos nós da estrutura de suporte e nos braços de suporte, através da construção em estrutura reticulada. A introdução de carga local das forças de sustentação é efectuada nos nós e nos braços de suporte, através de elementos pré-fabricados de betão armado, ou 4 na zona do braço de suporte também através de segmentos tubulares.

Os corpos de sustentação situados exteriormente são, de um modo preferido, cilindros em posição vertical, cuja base côncava inferior é configurada como cápsula cilíndrica circular. Sobre esta encontra-se colocada uma construção em cápsula de aço, que é produzida, de um modo preferido, como cápsula cilíndrica circular pré-fabricada, aberta em baixo e em forma de copo.

Nos nós de ligação, os elementos pré-fabricados de betão armado estão ligados à construção de aço. Para este efeito são utilizadas, de um modo preferido, tecnologias de ligação impermeáveis à água e anticorrosivas. Tubos de aço ou mangas de aço podem ser ligados a corpos ocos de betão através de elementos elastoméricos ou semelhantes. A configuração da estrutura de suporte num tipo de construção mista constituída por estruturas de suporte fechadas e estruturas de suporte em barras possibilita um elevado grau de variabilidade no que se refere aos requisitos da distribuição das massas de inércia no sistema global. É possível um ajuste a requisitos do sistema de aerogeradores para seis megawatts e superiores. Para além disso, os conjuntos do sistema, como por exemplo componentes da estrutura reticulada e componentes da estrutura de suporte fechada, podem ser pré-fabricados. A instalação pode ser erguida na doca seca ou também no local. Os conjuntos do sistema que podem ser montados podem por exemplo ser aduzidos à montagem final na doca seca, depois do qual a estrutura de suporte de fundação é rebocada para o local de montagem. Devido ao pré-fabrico de módulos, na doca seca tem que ser apenas efectuada a montagem final. Este facto minimiza o 5 tempo necessário de ocupação da doca seca e possibilita assim a produção eficaz de um maior número de estruturas de suporte flutuantes. A introdução de carga da fixação inferior é efectuada, de um modo preferido, para dentro da construção em estrutura reticulada. Isto, de um modo preferido, nas extremidades dos braços de suporte, sem solicitação dos corpos de sustentação. A estrutura de suporte absorve por conseguinte tanto as forças da fixação, como também as forças dos corpos de sustentação. É no entanto também possível introduzir (por completo) tanto as forças de tracção da fixação, como também a força gravitacional da construção, respectivamente como força de compressão, nas bases côncavas de betão (ver figura 7).

Com a estrutura de suporte de fundação apresentada podem ser erguidas construções, não obstante a profundidade da água, de uma forma neutra em termos de custos para profundidades até mil metros. 0 sistema de acordo com a invenção permite um ajuste opcional da distribuição das massas do sistema através de elementos de balastro configurados de forma variável, de um modo preferido através da disposição de massas adicionais em forma de elementos pré-fabricados de betão armado. Estas podem ser montadas, de acordo com as necessidades, em locais facultativos em toda a zona da construção em estrutura reticulada dos braços de suporte. As massas deste género podem também servir para aumentar a inércia de massa, para evitar oscilações, para acalmar oscilações, para reduzir oscilações e semelhantes. 6 A força de sustentação total pode ser opcionalmente ajustada a diferentes necessidades através da disposição adicional de componentes de sustentação configurados de forma variável, de um modo preferido em forma de corpos ocos esféricos, em toda a zona da construção em estrutura reticulada dos braços de suporte.

Outras particularidades de formas de realização vantajosas da invenção são objecto do desenho, da descrição ou de reivindicações. A descrição limita-se a aspectos essenciais da invenção e a outras condições. 0 desenho revela outros detalhes e deve ser consultado complementarmente. Mostram:

Figura 1 uma vista isométrica de uma forma de realização de uma fundação flutuante, num esquema de principio, com base num exemplo de um aerogerador, Figura 2 um nó de ligação da estrutura de suporte de fundação, num representação em separado, Figura 3 um braço de suporte da estrutura de suporte de fundação, num recorte de uma vista lateral, Figura 4 um local de ligação entre um elemento de betão e um elemento de aço, num nó, num recorte de uma representação em corte, Figura 5 uma forma de realização alternativa de um local de ligação entre um elemento de betão e um elemento de aço, num nó, num recorte de uma representação em corte, 7

Figura 6 uma extremidade do braço de suporte com flutuador, numa vista lateral esquemática,

Figura 7 o flutuador de acordo com a figura 6, numa representação parcialmente em corte,

Figura 8 uma forma de realização modificada do flutuador, num esquema de principio em corte,

Figura 9 uma forma de realização preferida do flutuador com casa de máquinas num nivel inferior, num esquema de principio em corte,

Figura 10 a casa de máquinas de acordo com a figura 9, num esquema de principio em corte transversal,

Figuras 11 e 12 diferentes plantas da estrutura de suporte de fundação, numa vista de cima e num esquema de princípio.

Na figura 1 encontra-se ilustrado um aerogerador 1 que está erguido no mar e cuja torre 3 assenta numa fundação 3 flutuante. À fundação 3 flutuante pertence uma estrutura 4 de suporte de fundação flutuante que está retida em corpos 5, 6, 7 de balastro. Os mesmos assentam sobre o fundo do mar e são constituídos por betão. Eles estão ligados à estrutura 4 de suporte de fundação através de cabos 8, 9, 10 que são constituídos por aço resistente à corrosão ou protegido contra corrosão. O peso dos corpos 5, 6, 7 de balastro é tão elevado que excede de longe as forças provenientes da estrutura 4 de suporte de fundação através dos cabos 8, 9, 10. A estrutura 4 de suporte de fundação está erguida num tipo de construção mista de aço e betão. Apresenta vários braços 11, 12, 13 de suporte que se projectam radialmente para o exterior a partir de uma estrutura 14 de suporte tridimensional média, por exemplo em forma de tetraedro. A estrutura 4 de suporte de fundação está erguida sob vários aspectos num tipo de construção mista. É configurada parcialmente como estrutura de suporte fechada e parcialmente como estrutura de suporte em barras. Para além disso contém elementos de aço, bem como elementos de betão. A estrutura 14 de suporte tridimensional compreende segmentos 15, 16, 17, 18 19, 20 tubulares que constituem os cantos de um tetraedro e estão ligados entre si em elementos 21, 22, 23, 24 de nó. O diâmetro relativamente grande dos segmentos 15 até 20 tubulares faz com que cada tubo possa ser considerado como estrutura de suporte fechada. Os elementos 21 até 24 de nó são configurados de forma oca e conduzem para outros segmentos 25, 26 tubulares que se prolongam, de um modo preferido, de forma aproximadamente horizontal e radial a partir do centro da estrutura 4 de suporte de fundação, para o exterior, para corpos 28, 29, 30 de sustentação. Os elementos 21 até 24 de nó são constituídos, de um modo preferido, por betão armado, podendo no entanto também ser configurados a partir de tubo de aço. Isto é particularmente válido para o elemento 21 de nó. Estes estão ligados aos segmentos 15 até 20 , bem como 25, 26 tubulares, respectivamente adjacentes, através de ligações estanques, anticorrosivas e resistentes à água do mar. Os elementos 21 até 24 de nó não estão consideravelmente sujeitos à carga. Os mesmos contribuem contudo, com a sua sustentação, para a sustentação total da construção. Estão envolvidos por uma estrutura em barras em forma de gaiola. Esta pode ser reconhecida a partir da figura 1 e, com base no exemplo do elemento 21 de nó, em particular também a partir da figura 2. Uma gaiola 31 deste 9 género forma uma estrutura em barras tridimensional que liga entre si suportes 32, 33, 34 de caixa oca em forma de anel que distribuem a carga e aos quais podem ser ligados os correspondentes segmentos 15, 17 tubulares ou também a torre 2. 0 suporte 32, 33 de caixa oca em forma de anel pode ser configurado de forma redonda ou rectangular , tanto na secção transversal, como também na planta. Devido à sua forma rectangular, a ligação da estrutura de suporte tridimensional dos braços de suporte é tecnologicamente simples e mais favorável em termos estáticos. As barras que formam a gaiola 31 podem ser perfis maciços, perfis tubulares, perfis em L, perfis em T ou outros perfis adequados. De um modo preferido, a gaiola 31 é uma construção soldada. A figura 4 mostra um suporte de caixa oca com base no exemplo do nó 24. Ao perfil 17a de caixa em forma de anel (rectângulo) que se liga ao segmento 17 tubular, liga-se a estrutura 35 em barras. Ao perfil 17a de caixa em forma de anel (rectângulo) pode para além disso estar ligada uma manga 17b, na qual o elemento 24 de nó se encontra inserido de forma vedada. A figura 5 mostra uma forma de realização modificada da ligação, igualmente com base no exemplo do elemento 24 de nó. Entre o perfil 17a de caixa e o elemento 24 de nó está previsto um elemento 17b tubular de metal curto. Este pode estar ligado, num lado ou em ambos os lados, ao perfil 17a de caixa e ao elemento 24 de nó, através de flanges 17c flexíveis. 0 elemento 24 de nó apresenta por exemplo no interior uma cofragem 24a perdida constituída por chapa, por exemplo chapa de aço, que reveste o corpo de betão do elemento 24 de nó. A cofragem 24a pode prolongar-se até ao lado frontal do elemento 24 de nó e 10 está aí soldada, ou ligada de uma outra forma, ao flange 17d ou directamente à manga 17b.

Os braços 11, 12, 13 de suporte são configurados, de um modo preferido, respectivamente como estrutura de suporte em barras tridimensional. Isto resulta da figura 1 e, com base no exemplo do braço 12 de suporte, também a partir da figura 3. Como é visível, a estrutura 35 em barras do braço 12 de suporte pode envolver e aliviar o elemento 24 de nó. A estrutura 35 em barras forma por conseguinte a gaiola para circundar o elemento 24 de nó que é constituído por betão armado. Estão novamente previstos suportes de caixa oca ou outros flanges para a ligação dos elementos 17, 19, 26 tubulares. A vedação entre o elemento 24 de nó e os segmentos 17, 19, 26 tubulares é novamente efectuada de forma estanque à água e resistente à corrosão, por exemplo através de elementos elastoméricos, juntas de compressão ou semelhantes. As cargas que se originam, em particular cargas de flexo-torção e semelhantes, são absorvidas pela estrutura 35 em barras e transmitidas por esta para os segmentos 17, 19 tubulares portadores. No presente exemplo de realização, o segmento 26 tubular situa-se de forma não portadora na gaiola formada pela estrutura 35 em barras. Este pode também ser configurado como tubo de betão, tubo plástico ou semelhantes, de acordo com as necessidades. A estrutura 35 em barras forma, de um modo preferido, uma estrutura de suporte tridimensional com secção transversal rectangular. Esta pode também prolongar-se, de forma diferente do representado na figura 1, através do espaço interior da estrutura 14 de suporte tridimensional.

As figuras 6 e 9 ilustram a ligação do corpo 29 de sustentação ao braço 12 de suporte, como exemplo para todos os outros corpos 28, 30 de sustentação situados radialmente no 11 exterior. Como é visível, o corpo 29 de sustentação forma um cilindro vertical erguido com um lado 36 superior abaulado ou arredondado e um fundo 37 no essencial plano. Ele é configurado, de um modo preferido, em duas partes. A sua parte 38 inferior é formada, de um modo preferido, por uma secção cilíndrica em betão armado em forma de uma base côncava, como resulta a partir da representação em corte de acordo com a figura 7 ou 9. Esta pode apresentar um fundo plano ou, como se encontra representado, também um fundo ligeiramente cónico ou abaulado de uma outra forma. Ao corpo 29 de sustentação pertence para além disso uma parte 39 superior que pode ser configurada, por exemplo, como construção de aço. Como mostra a figura 5, a parte 39 superior e a parte 38 inferior estão ligadas entre si de forma vedada. Estas encostam-se uma à outra por exemplo num vedante 40, que assenta sobre a superfície de vedação superior, plana e em forma de anel circular, da parte 38 inferior. Para a ligação, pode servir uma ligação aparafusada. De um modo preferido, a parte 38 está no entanto provida, no interior, de uma cofragem perdida, por exemplo em aço, que se pode prolongar, em forma de um flange, sobre o lado frontal superior da parte 38. Esta cofragem pode ser soldada com a parte 39. Neste caso, o vedante 40 não é necessário. O corpo 29 de sustentação é oco e pode ser configurado de forma acessível. O segmento 26 tubular pode estar ligado ao corpo 38 de betão através de um correspondente tubo 41 de ligação. No ou dentro do tubo 41 de ligação e/ou no ou dentro do segmento 26 tubular podem estar previstas paredes, anteparas ou semelhantes, que podem ser fechadas de acordo com as necessidades. 12 0 corpo 29 de sustentação está ancorado no braço 12 de suporte através de meios de ligação. De um modo preferido, estes meios estão dispostos na zona superior da parte 38, de modo a transmitir a força de sustentação dirigida para cima, que actua sobre a parte 38, como força de pressão para o braço 12 de suporte. Os meios de fixação podem ser degraus configurados no corpo de betão, âncoras ai embutidas, placas de aço e semelhantes, que estão ligados ao braço 12 de suporte. De um modo preferido, como mostra a figura 9, os degraus são orientados para cima e apoiam-se em consolas 35a, 35b da estrutura 35 em barras. Por baixo da parte 38, a estrutura 35 em barras pode apresentar um ou vários suportes 35c, sobre os quais a base 38 côncava de betão pode ser temporariamente colocada durante a montagem na doca seca. Apoios 49a, b laterais transmitem forças laterais a partir da estrutura 35 em barras para o corpo 29 de sustentação e vice-versa. 0 braço 12 de suporte apresenta além disso um dispositivo 42 de ligação para o cabo 10. O dispositivo 42 de ligação introduz a força de tracção do cabo 10 no braço 12 de suporte. Para este efeito estão previstas escoras 43, 44 individuais que se projectam para baixo a partir do braço 12 de suporte e ligam-no ao cabo 10. É também possível, como se encontra indicado na figura 7, dispor no espaço interior do corpo 29 de sustentação um dispositivo de compensação de nível, por exemplo hidraulicamente accionado, que retém uma haste 45 de forma verticalmente regulável. Enquanto que um correspondente aparelho de regulação, por exemplo, hidráulico está disposto no espaço interior do corpo 2 9 de sustentação e actua sobre uma extremidade da haste 45, a sua outra extremidade pode estar ligada ao cabo 10. No 13 fundo da parte 38 pode estar prevista uma correspondente passagem que deixa passar a haste 45 e veda-a permanentemente em relação à passagem. Com o dispositivo de regulação hidráulico é possível um nivelamento activo da fundação 3 flutuante.

Em alternativa, o dispositivo de nivelamento pode também estar disposto noutro local, por exemplo por debaixo da parte 38, como mostra a figura 8. Por exemplo ao lado ou, como se encontra representado, por baixo da parte 38, no braço 12 de suporte, pode estar montada uma câmara 47 constituída, por exemplo, por aço, na qual está disposto o dispositivo 48 de regulação hidráulico. A partir deste pode projectar-se a haste 45 que está ligada ao cabo 10. A câmara 47 pode ser acessível através de um tubo 49 correspondentemente dimensionado com um diâmetro de um a dois metros, que está por exemplo ligado ao segmento 26 tubular ou ao tubo 41 de ligação.

Nas figuras 9 e 10 encontra-se ilustrada uma forma de realização preferida da estrutura de suporte de fundação. A câmara 47 forma uma casa de máquinas em forma, por exemplo, de um cilindro em posição horizontal com lados frontais arredondados. A câmara 47 está disposta por debaixo do corpo 29 de sustentação e ligada à estrutura 35 em barras. A parede do cilindro está reforçada, por exemplo, com vários suportes 50, 51, 52, 53 de perfil de caixa em forma de anel que estão dispostos na câmara 47, interior e/ou exteriormente ou atravessando a parede. Um guincho 54 com pelo menos uma, de um modo preferido duas polias 55, 56 está alojado na câmara 47.

Estas podem assentar sobre um veio 57 comum que está montado de forma rotativa em dois ou vários blocos 58, 59 de suporte. Os blocos 58, 59 de suporte estão montados, de um modo preferido, sobre um dispositivo de regulação vertical, por exemplo em forma 14 de cilindros 60, 61 hidráulicos que permitem uma regulação da altura dos blocos 58, 59 de suporte e, por conseguinte, das polias 55, 56. A partir das polias 55, 56, os cabos 10a, 10b prolongam-se até a uma fundação de peso pesado comum. Estes podem também prolongar-se até a diferentes fundações de peso pesado. Os cabos 10a, 10b atravessam a parede da câmara 47 em correspondentes vedantes 62, 63. Os cabos 10a, 10b podem estar ligados entre si através de um apoio 64 que assegura o paralelismo das secções de cabos entre as polias 55, 56 e o apoio 64.

Como se encontra indicado na figura 9 somente através de linhas a tracejado, as polias 55, 56 podem também estar separadas do restante espaço interior da câmara 47 através de anteparas 65, 66. De um modo preferido, toda a câmara 47 está seca. Caso a água avance até às polias 55, 56, é impedida pelas anteparas 65, 66 de inundar a câmara 47. A casa de máquinas encontra-se novamente ilustrada na figura 10, separadamente em corte transversal. Como é visível, o guincho 54 que contém um motor eléctrico, motor hidráulico ou semelhantes como acionamento está apoiado ou fixado na câmara 47 através de um braço 6 7 de torque. O braço de torque pode estar montado de forma oscilante na parede da câmara 47. O guincho 54 tem um dispositivo não ilustrado mais ao pormenor para travar e bloquear o veio 57 em posições de rotação pretendidas. Os cilindros 60, 61 hidráulicos servem para regular verticalmente os blocos 58, 59 suporte, de modo a possibilitar um ajuste preciso na vertical da estrutura de suporte para reequilibrar as forças durante o funcionamento da construção. Como é visível, os cilindros 60, 61 hidráulicos podem também estar montados de forma oscilante na câmara 47, tal como o braço 67 de torque. 15

Na figura 11, a estrutura de suporte de fundação encontra-se representada de forma esquemática numa vista de cima. Desviando-se desta forma de estrela de três pontas são possíveis outras formas praticamente facultativas da estrutura de suporte, como se encontra ilustrado na figura 12. Uma multiplicidade de corpos 68 de balastro e/ou corpos 69 de sustentação pode ser disposta tanto na periferia, como também noutras secções da estrutura de suporte. A estrutura de suporte pode ser construída a partir de componentes simples, em que, como elementos de nó e corpos de sustentação, são utilizados em particular elementos pré-fabricados de betão. Como é visível, a estrutura de suporte de fundação pode ser configurada em forma de pirâmide e apresentar, por exemplo, uma construção de apoio inclinada formada por três cilindros ocos e uma base da estrutura de suporte triangular formada por três cilindros ocos. A base da estrutura de suporte pode no entanto apresentar qualquer forma facultativa e, em particular, também rectangular e ser por exemplo configurada de forma quadrada. De acordo com uma variante da invenção, podem estar previstos três braços de suporte com um ângulo de abertura mútuo de 120° na projecção em planta, projectando-se a partir dos vértices inferiores da base da estrutura de suporte. Desviando-se deste facto pode ser utilizado um qualquer número facultativo de braços de suporte com orientações facultativas na planta. Em particular, os braços de suporte podem também estar posicionados perpendicularmente entre si. O dimensionamento do flutuador constituído por vários corpos de sustentação é efectuado independentemente dos componentes da estrutura de suporte, cujo dimensionamento depende do dimensionamento da carga. Para se obter uma distribuição adequada das massas pode efectuar-se um ajuste da 16 distribuição das massas do sistema através de elementos de balastro que podem ser configurados de forma variável, de um modo preferido através da disposição de massas adicionais em forma de elementos pré-fabricados de betão armado, num local adequado da construção em estrutura reticulada do braço de suporte. 0 braço de suporte é constituído por perfis de aço e está ligado, nos nós, a estruturas reticuladas tridimensionais que ligam entre si os segmentos tubulares horizontais e inclinados. As estruturas reticuladas tridimensionais podem formar gaiolas que envolvem os nós. A ligação das estruturas reticuladas tridimensionais aos segmentos tubulares é efectuada através de um suporte de caixa oca em forma de anel (redonda ou rectangular), que distribui a carga. Para se obter a força de sustentação total estaticamente necessária podem ser adicionalmente dispostos componentes de sustentação que podem ser configurados de forma variável, de um modo preferido em forma de corpos ocos esféricos, em toda a zona da construção em estrutura reticulada dos braços de suporte.

De um modo preferido, a estrutura de suporte de fundação completamente pré-fabricada é transportada para o seu local de utilização, com o aerogerador colocado, em posição de flutuação horizontal, e então aí ligada aos elementos de ancoragem. Para o rebaixamento da estrutura de suporte flutuante são utilizados os guinchos 54, que são bloqueados numa profundidade de imersão pretendida, por exemplo, por meio de freios. Um ajuste preciso contínuo das posições de flutuação pode ser efectuado com os cilindros hidráulicos. Com a invenção é conseguido que a transmissão de carga seja obtida através de apoios oblíquos, de um modo preferido em forma de segmentos tubulares em aço, e de construções em estrutura reticulada tridimensionais de aço, 17 enquanto que a sustentação é assegurada, de um modo preferido, por corpos de sustentação dispostos no exterior ao longe.

Os seguintes itens e aspectos individuais podem ser importantes no âmbito da invenção. A estrutura de suporte de fundação flutuante está prevista para construções offshore, para o posicionamento de unidades funcionais em posição de flutuação sobre a ou na água, em particular sobre o ou no mar, para profundidades até 1.000 m. Esta apresenta vários corpos de sustentação e, eventualmente corpos de balastro, ligados entre si através de construções de suporte, de um modo preferido construções de aço e betão pré-fabricadas, e serve como fundação ou como plataforma para uma unidade funcional. A estrutura de suporte de fundação está ligada a elementos de ancoragem construídos num tipo de construção em betão, assentes sobre o fundo do mar, por meio de elementos de tracção. Os braços de suporte horizontais suportam corpos de sustentação e são constituídos, tal como os nós de ligação de segmentos tubulares inclinados ou horizontais, por estruturas reticuladas tridimensionais que transmitem carga, de um modo preferido em forma de construções de aço pré-f abricadas, sendo que nas zonas de nós estão dispostos corpos ocos geradores de sustentação em forma de elementos pré-fabricados de betão armado a partir de betão impermeável à água, os quais asseguram a acessibilidade das zonas dos braços de suporte.

As funções "sustentação" e "transmissão de carga" estão desacopladas uma da outra nos nós de ligação dos segmentos tubulares, em toda a zona do braço de suporte e na zona de ligação dos corpos de sustentação dispostos no exterior ao longe, e estão associadas a elementos da estrutura de suporte respectivamente específicos. A construção compreende um tipo de 18 construção mista com utilização de aço e betão de alto desempenho. A mesma é constituída, de um modo preferido, por uma combinação de estruturas de suporte fechadas a partir dos materiais de betão de alto desempenho ou aço, elementos pré-fabricados de betão armado ou segmentos tubulares, e de estruturas de suporte em barras de aço. 0 comportamento de suporte global é caracterizado por construções em estrutura reticulada nos nós e na zona do braço de suporte e pela introdução de carga local das forças de sustentação nos nós e na zona do braço de suporte. A introdução de carga local das forças de sustentação é efectuada nos nós através de elementos pré-fabricados de betão armado. Na zona do braço de suporte, a introdução de carga pode também ser efectuada através de segmentos tubulares. Os corpos de sustentação são fabricados num tipo de construção mista como elementos pré-fabricados de betão armado, de um modo preferido como cápsula cilíndrica oca com uma placa de fundo inferior e uma construção em cápsula assente, em aço, de um modo preferido como cápsula cilíndrica oca pré-fabricada. A configuração da interface entre a construção de betão e a construção de aço é configurada nos nós de ligação e na zona de ligação dos corpos de sustentação, como construção de transição anticorrosiva e impermeável à água, num tipo de construção em aço. É obtido um elevado grau de variabilidade no que se refere aos requisitos da distribuição das massas de inércia para o sistema global. É possível um ajuste a requisitos do sistema de aerogeradores até 6 megawatts. É obtido um elevado grau de pré-fabrico através da utilização de conjuntos do sistema. Os conjuntos do sistema que podem ser montados em construção modular podem ser aduzidos à montagem final num estado de fabrico semi-acabado. A introdução de carga das forças de tracção dos cabos é efectuada, a partir 19 da fixação inferior, para dentro da construção em estrutura reticulada, na extremidade do braço de suporte, sem solicitação do corpo de sustentação. Independentemente da profundidade da água, o fabrico do sistema é neutro em termos de custos para profundidades até 1.000 metros. Pode ser efectuado um ajuste óptimo da distribuição das massas do sistema através de elementos de balastro que podem ser configurados de forma variável, de um modo preferido através da disposição de massas adicionais em forma de elementos pré-fabricados de betão armado, em toda a zona da construção em estrutura reticulada dos braços de suporte. Opcionalmente é possível um ajuste da força de sustentação total através da disposição adicional de componentes de sustentação configurados de forma variável, de um modo preferido em forma de corpos ocos esféricos, em locais facultativos da construção em estrutura reticulada dos braços de suporte. O objectivo de planeamento pode ser apresentado para um aerogerador de 3 megawatts. É possível o desenvolvimento de variantes de braços de suporte para instalações até aproximadamente de 5 até 6 megawatts. A ancoragem do sistema de fundação pode ser realizada por meio de elementos de ancoragem a dispor sobre o fundo do mar, de um modo preferido através de fundações de peso pesado num tipo de construção em aço, fabricadas no local. A estrutura de suporte de fundação flutuante de acordo com a invenção para construções offshore apresenta vários corpos de sustentação que estão dispostos exteriormente numa estrutura de suporte em barras, que por sua vez está ligada a corpos de balastro através de cabos 8, 9, 10. Este conceito resulta num tipo de construção simples e em custos de construção reduzidos. 20 índices de referência 1 aerogerador 2 torre 3 fundação flutuante 4 estrutura de suporte de fundação 5, 6, 7 corpo de balastro 8, 9, 10 , 10a, 10b cabos 11, 12, 13 braços de suporte 14 estrutura de suporte tridimensional 15, 16, 17, 18 19, 20 segmentos tubulares 17a perfil de caixa 17b manga 17c, d flanges 21, 22, 23, 24 elementos de nó 24a cofragem perdida 25, 26 segmentos tubulares 28, 29, 30 corpos de sustentação 31 gaiola 32, 33, 34 suportes de caixa oca 35 estrutura em barras 35a, b consolas 35c suportes 36 lado superior 37 fundo 38 parte inferior do corpo de sustentação 39 parte superior do corpo de sustentação 40 vedante 41 tubo de ligação 42 dispositivo de ligação 43, 44 escoras 45 haste 21 46 vedante 47 câmara 48 dispositivo de regulação hidráulico 49a, b apoios laterais 50-53 suportes de perfil de caixa 54 guincho 55, 56 polias 57 veio 58, 59 blocos de suporte 6 0, 61 cilindros hidráulicos 62, 63 vedantes 64 apoio 65, 66 anteparas 67 braço de torque 68 corpo de balastro 69 corpo de sustentação

Lisboa, 12 de Julho de 2012 22

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Estrutura (4) de suporte de fundação flutuante para construções offshore, com pelo menos um corpo (28, 29, 30) de sustentação que é constituído, pelo menos parcialmente, por betão, e com uma estrutura (11, 12, 13, 14) de suporte em aço, sendo que a estrutura (11, 12, 13, 14) de suporte é uma combinação de uma estrutura de suporte fechada e uma estrutura de suporte em barras, caracterizada por a estrutura (11, 12, 13, 14) de suporte apresentar vários braços (11, 12, 13) de suporte que são respect ivamente configurados como estrutura de suporte em barras tridimensional e se projectam radialmente para o exterior a partir de uma estrutura (14) de suporte tridimensional central.
2. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a estrutura (14) de suporte ser uma estrutura reticulada tridimensional.
3. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por pelo menos um dos corpos (28, 29, 30) de sustentação servir como casa de máquinas.
4. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o corpo (28, 29, 30) de sustentação servir como espaço de alojamento para um dispositivo de regulação.
5. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por os braços (11, 12, 13) de 1 suporte suportarem, nas suas extremidades, os corpos (28, 29, 30) de sustentação.
6. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a estrutura (11, 12, 13, 14) de suporte conter nós (21, 22, 23, 24) de ligação que são fabricados a partir de betão armado ou, alternativamente, de tubo de aço.
7. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por os nós (21, 22, 23, 24) de ligação serem configurados como corpos ocos acessíveis.
8. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por pelo menos um dos nós (21, 22, 23, 24) de ligação estar ligado a pelo menos um dos corpos (28, 29, 30) de sustentação, através de um canal (25, 26, 27) acessível.
9. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por o canal (25, 26, 27) acessível ser respectivamente formado por um tubo.
10. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por o tubo ser constituído por aço, material plástico, reforçado ou não reforçado com fibras, por um compósito de aço-material plástico ou por betão armado.
11. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a estrutura (11, 12, 13, 2 14) de suporte apresentar pelo menos uma disposição (31) em gaiola que envolve pelo menos um componente (21) de betão.
12. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por a disposição (31) em gaiola aliviar o componente (21) de betão.
13. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por elementos de betão e/ou elementos de aço pertencerem à estrutura (14) de suporte fechada.
14. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por elementos de aço pertencerem à estrutura (11, 12, 13) de suporte em barras.
15. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por pelo menos um dos corpos (28, 29, 30) de sustentação ser fabricado num tipo de construção mista e apresentar, para este efeito, tanto pelo menos um componente (38) de betão ou betão armado e pelo menos um componente (39) de aço, que envolvem conjuntamente um espaço oco.
16. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o corpo (28, 29, 30) de sustentação apresentar uma forma cilíndrica.
17. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 16, caracterizada por o corpo (28, 29, 30) de sustentação apresentar uma superfície (36) de cobertura arredondada e/ou um fundo plano ou cónico. 3
18. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o corpo (28, 29, 30) de sustentação ser formado, numa secção (38) inferior, por uma base côncava de betão e, numa secção (39) superior, por uma tampa de aço que está ligada à base côncava de betão de forma estanque à água.
19. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a estrutura (11, 12, 13, 14) de suporte absorver, por um lado, a força de sustentação proveniente dos corpos (28, 29, 30) de sustentação e, por outro lado, a força de fixação de ancoragens (5, 6, 7) .
20. Estrutura de suporte de fundação de acordo com a reivindicação 19, caracterizada por as ancoragens (5, 6, 7) serem formadas por corpos de balastro de betão. Lisboa, 12 de Julho de 2012 4